Применение биотехнологических процессов для решения проблем окружающей среды.

Экологическая биотехнология и ее задачи. Биотрансформация ксенобиотиков и загрязняющих окружающую среду веществ. Биохимическая очистка сточных вод. Технологическое и аппаратурное оформление процессов биоочистки. Получение экологической чистой энергии. Биогаз.

Специфическое применение биотехнологических методов для решения проблем окружающей среды, таких как переработка отходов, очистка воды, устранение загрязнений, составляет предмет экологической биотехнологии.

В связи с ростом городов и развитием промышленности возникли серъезные экологические проблемы: загрязнение водоемов, накопление ядовитых веществ, в том числе канцерогенных, бытового мусора и отходов, загрязнение воздуха.

Однако многие созданных человеком низкомолекулярных соединений (ядохимикаты, детергенты) и высокомолекулярных полимеров оказались устойчивыми и не разлагаются микроорганизмами, т.е. требуется разработка более усовершенствованных технологий. Обычно для утилизации отходов применяют комплексы микроорганизмов и специальные приборные устройства. Многие из созданных человеком химических веществ проявляют биологическую активность: обладают мутагенными, канцерогенными, тератогенными свойствами, нарушают структуру клетки.

Некоторые загрязняющих биосферу веществ по своему происхождению являются природными соединениями. Например, компонент древесины лигнин, образующийся в значительных количествах как отход целлюлозно-бумажной промышленности, - опасный поллютант. К числу загрязняющих биосферу веществ природного происхождения принадлежат и многие ароматические и галогенсодержащие углеводороды.

Чужеродные вещества (ксенобиотики), попадая в организм человека и животных, претерпевают различную биотрансформацию: окисление, восстановление, гидролиз и другие процессы с участием ферментных систем. Биотрансформация чужеродных веществ под воздействием микроорганизмов и ферментов протекает в воде и почвах. Изучение этих реакций в немалой степени затруднено гетерогенностью среды и адсорбцией ксенобиотиков, микроорганизмов и ферментов на частицах и коллоидах почв. Устойчивость многих ксенобиотиков в биосфере довольно высока. Например, ДДТ не исчезает из почвы до 30 лет; альдрин и хлордан – до 15 лет; диэльдрин – до 25 лет: гептахлор – дот 14 лет. Некоторые поллютанты, подвергаясь распаду или трансформации, могут образовывать более устойчивые или токсичные продукты.

Биохимические основы методов биологический очистки сточных вод. Биологические методы очистки сточных вод основываются на естественных процессах жизнедеятельности гетеротрофных микроорганизмов.

Микроорганизмы, как известно, обладают целым рядом особых свойств, из которых следует выделить три основных, широко используемых для целей очистки:

1. Способность потреблять в качестве источников питания самые разнообразные органические (и некоторые неорганические) соединения для получения энергии и обеспечения своего функционирования.

2. Во-вторых, это свойство быстро размножаться. В среднем число бактериальных клеток удваивается через каждые 30 мин. По утверждению ученых, если бы микроорганизмы могли бы беспрепятственно размножаться, то при наличии достаточного питания и соответствующих условий за 5 – 7 дней масса только одного вида микроорганизмов заполнила бы бассейны всех морей и океанов. Этого, однако, не происходит как из-за ограниченности источников питания, так и благодаря сложившемуся природному экологическому равновесию.

3. Способность образовывать колонии и скопления, которые сравнительно легко можно отделить от очищенной воды после завершения процессов изъятия содержавшихся в ней загрязнений.

В живой микробиальной клетке непрерывно и одновременно протекают два процесса – распад молекул (катаболизм) и их синтез (анаболизм), составляющие в целом процесс обмена веществ – метаболизм. Источником питания для гетеротрофных микроорганизмов являются углеводы, жиры, белки, спирты и т.д, которые могут расщепляться ими либо аэробных, лидо анаэробных условиях.

Весь цикл взаимоотношений клетки с окружающей средой в процессе изъятия из нее и трансформации питательных веществ определяется и регулируется соответствующими ферментами. Ферменты локализируются в цитоплазме и в различных субструктурах, встроенных в мембрану клетки, выделяются на поверхность клетки или в окружающую среду. Общее содержание ферментов в клетке достигает 40 – 60% от общего содержания в ней белка, а содержание каждого из ферментов может составлять от 0,1 до 5% от содержания белка. При этом в клетках может находиться свыше 1000 видов ферментов, а каждую биохимическую реакцию, осуществляемую клеткой, могут катализировать 50 – 100 молекул соответствующего фермента. Част ферментов представляют собой сложные белки (протеиды), содержащие кроме белковой части (апофермента) небелковую часть (кофермент). Во многих случаях коферментами являются витамины, а иногда – комплексы, содержащие ионы металлов.

Процессы биохимического окисления у гетеротрофных организмов делят на три группы в зависимости от того, что является конечным акцептором водородных атомов или электронов, отщепляемых от окисляемого субстрата. Если акцептором является кислород, то этот процесс называется клеточным дыханием или просто дыханием; если акцептор водорода – органическое вещество, то процесс окисления называют брожение: наконец если акцептором водорода является неорганическое вещество типа нитратов, сульфатов, то процесс называют анаэробным дыханием, или просто анаэробным.

Наиболее полным является процесс окисления, т.к. его продукты – вещества, неспособные к дальнейшему в микробиальной клетке и не содержащие запасы энергии, которая могла быть высвобождена обычными химическими реакциями. Главные из этих веществ, как уже отмечалось – диоксид углерода и вода.

Аэробная диссимиляция субстрата – углеводов, белков, жиров – носит характер многостадийного процесса, включающего первоначальное расщепление сложного углеродсодержащего вещества на более простые субъединицы (к примеру полисахариды - в простые сахара; жиры – в жирные кислоты и глицерол; белки – в аминокислоты), подвергающиеся в свою очередь, дальнейшей последовательной трансформации. При этом доступность субстрата окислению существенно зависит от строения углеродного скелета молекул (прямой, разветвленный, циклический) и степени окисления углеродных атомов. Наиболее легко доступными считаются сахара, особенны гексозы, за ними следуют многоатомные спирты (глицерин, манит и др.) и карбоновые кислоты.

Брожение является процессом неполного расщепления органических веществ, преимущественно углеводов в условиях без кислорода, в результате которого образуются различные промежуточные частично окисленные продукты, такие как спирт, глицерин, муравьиная, молочная, пропионовая кислоты, бутанол, ацетон, метан и др., что широко используется в биотехнологии для получения целевых продуктов. До 97% органического субстрата может превращаться в такие побочные продукты и метан.

Ферментативное анаэробное расщепление белков и аминокислот называют гниением. Следует отметить, что в промышленной биотехнологии для получения различных продуктов микробиального происхождения (кормовых или пекарских дрожжей, различных органических кислот, спиртов, витаминов, лекарственных препаратов) используются чистые культуры, т.е. микроорганизмы одного вида зачастую селекционируемые, со строгим поддержанием видового состава, соответствующих условий питания, температуры, активной реакции среды и пр., исключающих появление или развитие других видов микроорганизмов, что могло бы привести к отклонению качества получаемого продукта от установленных стандартов.

При очистке сточных вод содержащих смесь разнообразных по химическому составу загрязнений, которые иногда даже весьма трудно идентифицировать аналитическими методами, биомасса, осуществляющая очистку, также представляет собой смесь, а точнее, сообщество различных видов микроорганизмов и простейших со сложными между ними отношениями. Как видовой, так и количественный состав биомассы очистных сооружений будет зависеть от конкретного метода биологической очистки и условий его реализации.

Конструкции аэротенков. Конструктивное оформление аэротенков определяется пропускной способностью очистных сооружений, исходными характеристиками подлежащей очистке воды, определяющими режим работы аэротенков, типом аэрационного оборудования для подачи воздуха и перемешивания, конструкцией других сооружений, включаемых в технологическую схему очистки сточной воды и др. При конструировании решаются вопросы оптимального разложения коммуникаций, подводящих к аэротенкам сточную воду на очистку, циркуляционный активный ил, воздух, коммуникаций, отводящих иловую смесь из аэротенков в сооружения илоотделения и избыточного активного ила на обработку.

Для крупных очистных сооружений применяются, главным образом, прямоугольные в плане аэротенки с пневматической аэрацией, хотя имеются крупные очистные сооружения с механической системой аэрации. Для сравнительно небольших очистных сооружений применяются как прямоугольные, так и круглые в плане аэротенки с пневматической, механической или пневмомеханической аэрацией. Одной из существенных характеристик аэротенков является их связь с сооружениями последующего разделения иловой смеси. С этой точки зрения различают аэротенки с отдельными отстойными сооружениями, т.е. с независимым друг от друга гидравлическим режимом работы аэротенков и вторичных отстойников, и аэротенки-отстойники, в которых эти два сооружения определенным образом гидравлически связаны и взаимосвязаны. Широко применяемые аэротенки для крупных и средних очистных сооружений представляет собой прямоугольный в плане резервуар, разделенный на два-четыре коридора продольными перегородками, обеспечивающими протекание по ним иловой смеси. Коридорное устройство аэротенков позволяет относительно легко решать вопросы подвода очищаемой жидкости и ила в аэротенк и отвода иловой смеси независимо от технологической схемы работы аэротенка. Ширина коридора может составлять 4,5 – 9 м (а иногда и более) при глубине его до 6 м. Длина аэротенков может достигать нескольких десятков метров в зависимости от пропускной способности очистных сооружений.

Получение экологической чистой энергии. Биогаз. Экологически чистую энергию можно получать путем преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью солнечных коллекторов, а также из биогаза и микробного этанола.

Биогаз – это смесь из 65% метана, 30% СО2, 1% сероводорода и незначительных примесей азота, кислорода, водорода и угарного газа. Энергия, заключенная в 28 м3 биогаза, эквивалентна энергии 16,8 м3 природного газа; 20,8 л нефти; 18,4 л дизельного топлива. В основе получения биогаза лежит процесс метанового брожения, или метаногенез – процесс превращение биомассы в энергию.

Биометаногенез – сложный микробиологический процесс, в котором органическое вещество разлагается до диоксида углерода и метана в аэробных условиях. Микробиологическому анаэробному разложению поддаются практически все соединения природного происхождения, а также значительная часть ксенобиотиков органической природы. В анаэробном процессе биометаногенеза выделяют три последовательные стадии, в которых участвуют свыше 190 различных микроорганизмов.

На первой стадии под влиянием экстрацеллюлярных ферментов ферментативному гидролизу подвергаются сложные многоуглеродные соединения – белки, липиды и полисахариды. Вместе с гидролитическими бактериями функционируют и микроорганизмы – бродильщики, которые ферментируют моносахариды, органические кислоты.

На второй стадии (ацидогенез) в процессе ферментации участвуют две группы микроорганизмов: ацетогенные и гомоацетогенные. Ацетогенные Н2-продуцирующие микроорганизмы ферментируют моносахариды, спирты и органические кислоты с образованием Н2, СО2, низших жирных кислот, в основном ацетата, спиртов и некоторых других низкомолекулярных соединений. Деградация бутирата, пропионата, лактата с образованием ацетата происходит при совместном действии ацетогенных Н2- продуцирующих и Н2-утилизирующих бактерий. Гомоацетатные микроорганизмы усваивают Н2 и СО2, а также некоторые одноуглеродные соединения через стадию образования ацетил- КоА и превращение его в низкомолекулярные кислоты, в основном ацетат.

В заключительной третьей стадии анаэробного разложения отходов образуется метан. Он может синтезироваться через стадию восстановления СО2 молекулярным водородом, а также из метилной группы ацетата. Некоторые метановые бактерии способны использовать в качестве субстрата формиат, СО2, метанол, метиламин и другие ароматические соединения:

4Н2 + СО2 → СН4 + 2Н2О

3Н2 + СО → СН4 + Н2О

2Н2О + 4СО СН → 4 + 3СО2

4НСООН СН → 4 + 3СО2 + 2Н2О

4СН3ОН → 3СН4 + СО2 + 2Н2О

СН3СООН СН → 4 + СО2

Особое место в утилизации отходов занимает метановое сбраживание. Оно позволяет получать из местного сырья биогаз как локальный источник энергии, а также улучшать качество органического удобрения и защищать окружающую среду от загрязнений. Экологически чистые источники энергии не влияют отрицательно на окружающую среду.

В зависимости от температуры протекания процесса метановые бактерии разделяют на мезо- и термофильные. Оптимальная температура для мезофильных бактерий от 30 до 400С, о для термофильных от 50 до 600С. В целом термофильный процесс метаногенеза идет интенсивнее мезофильного, притом в этих условиях анаэробной переработки отходов субстрат обеззараживается от патогенной микрофлоры и гельминтов. При анаэробном переработке отходов животноводских ферм микрофлора метантенков (анаэробных ферментеров) формируется преимущественно из микрофлоры желудочно-кишечного тракта данного вида животных и микрофлоры окружающей среды. После определения срока работы метантенка при установленном температурном режиме и на постоянном субстрате образуется сравнительно стабильный консорциум микроорганизмов.

Для получения биогаза можно использовать отходы сельского хозяйства, испорченные продукты, стоки крахмал перерабатывающих предприятий, жидкие отходы сахарных заводов, бытовые отходы, сточные воды городов и спиртных заводов. Процесс ведется при температуре 30 – 600С и рН 6 – 8. Этот способ получения биогаза широко применяют в Индии, Китае, Японии. В настоящее время для производства биогаза чаще используют вторичные отходы (отходы животноводства и городские сточные воды), чем первичные (отходы зерноводства, полеводства, хлопководства, пищевой, легкой, микробиологической, лесной и других отраслей), обладающих сравнительно низкой реакционной способностью и нуждающиеся в предварительной обработке.

В реакторах для обработки отходов подача отходов и отбор отработанного стока осуществляется в нижней части реактора. Режим его работы может быть как периодическим, так и полунепрерывным. Реактор обычно имеет две (или более) секции для разделения стадий процесса.

Современное состояние проблем и перспектив в области получения биогаза свидетельствует о том, что анаэробная конверсия органических отходов в метан – наиболее конкурентоспособная область биоэнергетики. Основное преимущество биогаза состоит в том, что он является возобновляемым источником энергии. Его производство будет также длительно, как существование жизни на Земле.

Литература:

Основная – 4 [16-25].

Дополнительная – 3 [41-50].

Контрольные вопросы:

1.Проблемы окружающей среды которые решают биотехнологические процессы. 2.Процессы биотрансформации ксенобиотиков.

3.Биологическая очистка сточных вод, конструкция аэротенков.

4.Получение экологически чистой энергии.

5.Получение биогаза. Аппаратура.

Лабораторный практикум

Тема 1. Технологические линии, стадии и этапы биотехнологического производства.

Задание: Типовая технологическая схема производства биопрепаратов. 1. Опишите основные этапы биотехнологического процесса и методы, используемые на каждом технологическом этапе. 2. Требование к оборудованию биотехнологических процессов.

Методические рекомендации: Основными этапами биотехнологического процесса являются: подготовка объекта; культирование; выделение; очистка; модификация; упаковка и хранение.

Основная литература: 3 [72-85],4 [3-25,51-57], 5 [11-25,47-96].

Дополнительная литература 2.

Контрольные вопросы:

1.Технологические линии производства.

2.Основные этапы биотехнологического процесса.

3.Требования к оборудованию биотехнологических процессов.

4.Чем определяется конструктивное оформление биореактора?

 

Тема 2. Основные виды сырья и вспомогательные материалы.

Задание: Опишите органические и неорганические соединения, используемые в биотехнологическом процессе.

Методические рекомендации: Для приготовления питательных сред в микробиологической промышленности используют сырье минеральное, животное и растительного происхождения, а также синтезированное химическим путем. В качестве источников углерода используют углеводы.

Основная литература 3 [90-103],4 [3-25].

Дополнительная литература 3.

Контрольные вопросы:

1. Сырье для приготовления питательных сред.

2. Состав питательной среды.

3. Стадия приготовления питательных сред.

 

Тема 3. Технология выделении и очистка продуктов.

Задание: Изучить технологию выделения и очистки целевого продукта.

Методические рекомендации: Технология выделения и очистки зависит от природы целевого продукта. Первым этапом на пути к очистке целевого продукта является разделение культуральной жидкости и биомассы – сепарация.

Основная литература: 3[197-237].

Дополнительная литература 3.

Контрольные вопросы:

1. Основные этапы выделение и очистки.

2. Сепарация. Флотация. Фильтрация. Центрифугирование.

3. Концентрирование продукта.

4. Обезвоживание продукта.

5. Современные тонкие методы разделения веществ.

 

Тема 4. Аппаратурное оформление процессов приготовления посевного материала и питательной среды.

Задание: 1. Потребности микроорганизмов в источниках питания.

2. Характеристика основных питательных сред.

3. Аппаратурное оформление процессов приготовление питательных сред.

Методические рекомендации: Изучить основные стадии и аппаратурное оформление приготовление питательных сред.

Основная литература: 3 [74-97], 5 [136-149].

Дополнительная литература 12.

Контрольные вопросы:

1. Классификация бактерий по типам питания.

2. Назовите принципы, лежащие в основе конструирования производственных питательных сред.

3. Охарактеризуйте основные питательные среды для микроорганизмов.

4. Какие вещества применяют в качестве роста микроорганизмов?

5. Аппаратурное оформление процессов приготовления питательных сред. 6. Сырье, используемые для приготовления производственных питательных сред и требования, предъявляемые к качеству сырья.

 

Тема 5. Приборы и оборудования лаборатории «Биотехнология».

Задание: Ознакомление с основными приборами и оборудованиями лаборатории «Биотехнология».

Методические рекомендации: Изучить принцип работы лабораторной установки культивирования микроорганизмов, а также других оборудований.

Основная литература: 4 [110-114], 5 [187-190].

Дополнительная литература 3.

Контрольные вопросы:

1. Основные требования, которым должны отвечать лабораторные установки.

2. Устройства автоклавов.

3. Устройство дистиллятора.

4. Аквадистиллятор. Бидистиллятор. Ламинары.

 

Тема 6. Очистка и стерилизация воздуха.

Задание: 1. Фильтрующие материалы. Конструкция воздушных фильтров. 2. Стерилизация воздуха, выходящего из биореактора.

Методические рекомендации: Изучить основные требования к техническим системам очистки и стерилизации воздуха. Типовая технологическая схема очистки и стерилизации воздуха в биотехнологии.

Основная литература: 3 [100-116], 3 [241].

Дополнительная литература 3.

Контрольные вопросы:

1. Типовая технологическая схема очистки и стерилизации воздуха в биотехнологии.

2. Какие фильтрующие материалы используются для стерилизации воздуха?

3. Фильтры предварительной очистки воздуха? 4. Классификация фильтров тонкой очистки воздуха?

5. Промышленная система очистки и стерилизации воздуха.

6. Охарактеризуйте принципиальную схему очистки отходящего из биореактора воздуха.

 

Тема 7. Аппаратурное оформление процессов культивирование микроорганизмов.

Задание:1. Инженерное и аппаратурное обеспечение биотехнологических процессов. 2. Технология культивирования микроорганизмов.

Методические рекомендации: Изучить процессы и аппаратов культивирования микроорганизмов.

Основная литература: 3 [116-141], 4 [190-197].

Дополнительная литература [2].

Контрольные вопросы:

1. Устройство аппарата для культивирования микроорганизмов.

2. Продуктивность периодических процессов культивирования.

3. Охарактеризуйте технологическое оборудование для поверхностного и глубинного культивирования микроорганизмов.

4. Что такое культуральная жидкость? Отличия питательной среды от культуральной жидкости.

5. Массо- и тепло обмен в процессах биосинтеза.

 

Тема 8. Биореакторы для культивирование аэробных микроорганизмов.

Задание: Охарактеризуйте принцип работы биореакторов для культивирование аэробных микроорганизмов. Классификация биореакторов.

Методические рекомендации: Изучение принцип работы и конструкцию биореакторов для культивирование аэробных микроорганизмов.

Основная литература: 3[136-145]

Дополнительная литература 12.

Контрольные вопросы:

1. Особенности процесса аэробного культивирования микроорганизмов.

2. Устройство биореакторов.

3. Принцип работы биореакторов.

 

Тема 9. Анаэробостаты для культивирования анаэробных микроорганизмов.

Задание: Охарактеризуйте принцип работы биореакторов для культивирование анаэробных микроорганизмов.

Методические рекомендации: Изучение принцип работы и конструкцию биореакторов для культивирование анаэробных микроорганизмов.

Основная литература: 3[136-145]

Дополнительная литература 4.

Контрольные вопросы:

1. Особенности процесса анаэробного культивирования микроорганизмов.

2. Устройство и принцип работы анаэробостатов.

3. Устройство и принцип работы метантенков.

Основная литература: 4 [3-25,51-57].

Дополнительная литература 2.

 

Тема 10. Процессы и аппараты производства этилового спирта.

Задание: 1. Написать технологическую схему получения этилового спирта из крахмала (сахара) и из древесины. 2. Процессы и аппараты производства этилового спирта.

Методические рекомендации: В промышленности этиловый спирт получают анаэробным брожением углеводов растительного происхождения присутствии дрожжей и гидратацией этилена. Спиртовое брожение – это биохимический процесс, вызывают его чаще всего дрожжи.

Основная литература 3(197-232)

Дополнительная литература 3.

Контрольные вопросы:

1. Условия синтеза этилового спирта.

2. Промышленные способы получения этилового спирта.

3. Написать схему биотехнологического процесса получения этилового спирта.

 

Тема 11. Автоматический контроль и управление биотехнологическими процессами.

Задание: Ознакомление основными параметрами контроля и регулирования технологических процессов.

Методические рекомендации: Изучить основные параметры контроля и регулирования технологических процессов.

Основная литература: 3 [442-503], 5 [25-46].

Дополнительная литература 2.

Контрольные вопросы:

1. Система термостатирования биореакторов. 2. Система программной автоматической стерилизации биореакторов.

3. Концентрация микроорганизмов и клеток.

4. Методы определения содержания жизнеспособных клеток в пробах.

 

Тема 12. Процессы и аппараты создания банка генотипов в биотехнологической промышленности.

Задание: Ознакомление процессами и аппаратами создания банка генотипов в биотехнологической промышленности.

Методические рекомендации: Изучение процессов и аппаратов создания генотипов в биотехнологической промышленности.

Основная литература: 4 [108-115], 5 [136-149].

Дополнительная литература 3.

Контрольные вопросы:

1. Банк генотипов в биотехнологической промышленности.

2. Процессы и аппараты создания банка генотипов в биотехнологической промышленности.

3. Устройства основных аппаратов.

 

Тема 13. Экстракция. 2.

Задание: 1. Изучить расчет коэффициентов распределения и разделения жидкостной экстракции. Расчет числа теоретических и действительных ступеней экстракции. Конструктивный расчет экстракторов.

Методические рекомендации: - Рассмотрение коэффициентов распределения и разделения; - Правило рычага для определения количества экстракта, рафината графическим путем; - Одно и много ступенчатое экстрагирование; - Определение числа ступеней графическим путем.

Основная литература: 6[547-593].

Дополнительная литература 4.

Контрольные вопросы:

1. Области применения экстракции в биотехнологии.

2. Достоинства и недостатки метода.

3. Расчет коэффициентов распределения и разделения жидкостной экстракции.

4. Расчет числа теоретических и действительных ступеней экстракции.

 

Тема 14. Процессы и аппараты получение экологически чистой энергии. Биогаз.

Задание: Изучить биотрансформацию ксенобиотиков и загрязняющих окружающих среду веществ.

Методические рекомендации: Биотехнологические методы используются для решения проблем окружающей среды, таких как переработка отходов, очистка воды, устранение загрязнений. Экологически чистую энергию можно получить путем преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью солнечных коллекторов, а также из биогаза и микробного этанола.

Основная литература: 4 [16-30].

Дополнительная литература 3.

Контрольные вопросы:

1. Возможности применение микроорганизмов для решения проблем окружающей среды.

2. Какую роль играет микроорганизмы в процессе круговорота загрязняющих веществ в экосистемах?

3. Биотрансформация ксенобиотиков.

4. Основные стадии анаэробного процесса биометаногенеза.

5. Получение экологической чистой энергии.

 

Тема 15. Процессы и аппараты производства органических кислот. Уксусная кислота.

Задание: Изучить условия получения уксусной кислоты, написать уравнение реакции его синтеза. 2. Изучить аппараты используемые при производстве уксусной кислоты. Методические рекомендации:

Основная литература: 1 [35-95], 4 [58-61]

Дополнительная литература 3.

Контрольные вопросы:

1. Условия синтеза уксусной кислоты.

2. Процесс брожение происходит под влиянием каких бактерии?

3. Какой фермент катализирует процесс брожения?

4. Промышленные способы получения уксусной кислоты.

 

 

Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (СРС)

№	Темы занятий	Форма проведения занятий	Методические рекомендации	Рекомендуемая литература
	Основные компоненты питательной среды и их стехиометрические зависимости.	Решение индивидуальных задач по данной теме	Расчет состава и режимов подачи питательных сред. Оптимизация многокомпонентных питательных сред.	2 осн. [31-40].
	Ферментеры и ферментационные установки для культивирования микроорганизмов.	Тренинг	Ферментационная аппаратура. Основные требования, которым должны отвечать лабораторные ферментационные установки.	2 осн [58-79].
	Промышленные биореакторы.	Подготовить презентацию	Схемы биореакторов различного принципа работы. Классификация биореакторов.	2 осн. [79-101].
	Методы расчета процессов культивирования микроорганизмов.	Решение индивидуальных задач по данной теме	Общая схема расчета процесса в биореакторе.	2 осн. [108-140]
	Проектирования процессов в биореакторах.	Решение индивидуальных задач по данной теме	Принцип оптимального расчета и проектирования процессов в биореакторах.	2 осн. [149-155].
	Расчет процессов концентрирования и сушки.	индивидуальных задач по данной теме	Способы выделения биомассы дрожжей. Технологический расчет процесса флотации.	2 осн. [157-161].
	Расчет процесса центрифугирования.	Подготовить презентацию	Технологический расчет процесса центрифугирования	2 осн. [162-166].
	Биохимическая очистка сточных вод микробиологических производств.	Подготовить презентацию	Технологическое и аппаратурное оформление процессов биоочистки	2 осн.. [211-215].
	Методы расчета усреднителей и отстойников.	Решение индивидуальных задач по данной теме	Определить необходимый рабочий объем усреднителя при заданных условиях его работы.	2 осн. [211-220].
	Методы расчета процессов биохимической очистки в аэротенках.	Решение индивидуальных задач по данной теме	Определить объем и удельную окислительную мощность аэротенка работающих при заданных параметрах, а также необходимое время аэрации, удельный расход воздуха.	2 осн. [225-245].
	Процессы и аппараты производства аминокислот.	Подготовить презентацию	Изучить условия биосинтеза аминокислот. Написать схему биосинтеза аминокислот.	4 осн. [40-55].
	Биотехнология приготовление противобактериальных вакцин.	Подготовить презентацию	Биотехнологические процессы и аппараты производства противобактериальных вакцин.	6 доп. [123-148].
	Биотехнология приготовление противовирусных вакцин.	Подготовить презентацию	Биотехнологические процессы и аппараты производства противовирусных вакцин.	6 доп. [123-148].
	Биотехнологический процесс в пищевой промышленности.	Тренинг	Перспективные направления биотехнологии в снабжении человечества продовольствием. Промышленное производства пищевых продуктов на основе микроорганизмов.	4 осн. [10-25].
	Процессы биотехнологии в медицине.	Подготовить презентацию	Биотехнологические процессы и аппараты производства лечебно- профилактических и диагностических препаратов	3 осн[337-351], 6 доп. [151-159].